Генератор импульсов с регулируемой скважностью

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик 11993438,с присоединением заявки Мо Н .03 К 3/26 Государственный комитет СССР оо делаи изобретений н открытий(72) Авторы изобретения Ленинградский институт авиационного приборяжвееная:10 20 25 30 Изобретение относится к импульсной технике и может использоваться в качестве генератора прямоугольных импульсов с регулируемой длительностью импульсов и регулируемой скважностью.Известен мультивибратор на операционном усилителе с дифференциальным входом с регулируемой скважностью, содержащий реэистивный делитель в цепи положвтельной обратной связи и интегрирующую цепь отрицательной обратной связи, два дополнительных операционных усилителя, причем один вход первого из них подключен к точке соединения резистора и конденсатора интегрирукщей цепи отрицательной обратной связи, а выход соединен со второй обкладкой конденсатора и с одним входом основного операционного усилителя, один вход второго дополнительного операционного усилителя соединен с выходом резистивного делителя цепи положительной обратной связи, а выход - со вторым входом основного операционного усилителя и .со входом .резистивного делителя цепи положительной обратной связи, прк этом вторые входы обоих дополнительных усилителей подключены к общему выводу источников питания, к одному из входов. дополнительных операционных усилителей подключены выходы дополнительно введенных управляемых электронных ключей; управляющие входы которых соединены с выходом основного операционного усилителя 113Недостатком известного устройства является сложность устройства, ко" торая в основном определяется нали" чием трех операционных усилителей.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является генератор (мультивибратор), который содержит операционный усилитель,.конденсатор, включенный между инвертирующим входом операционного усилителя и общей шиной устройства, зарядную цепь, состоящую иэ последовательно соединенных первого регулируемогорезистора и первого диода, причем анод первого диода подключен к выходу опера-: ционного усилителя, а первый регулируемый резистор - к инвертирующему входу операционного усилителя, разрядную цепь, подсоединенную параллельно зарядной цепи и состоящую из последовательно соединенных второго регулируемого резистора и второгорационного усилителя и соответственно точкой соединения пятого диода с вторым резистором и шестого диода с третьим резистором, при этом анод седьмого диода соединен с катодом восьмого,Для расширения диапазона регулировки скважности в известном генераторе необходимо обеспечить независимое регулирование порогов срабатывания 1) и О и кроме того необходимо, чтобы длительность положительного выходного импульса 1 Й определялась интервалом времени, когда напряжение на инвертирующем входе Оположительно, а длительность отрицательного выходного импульса 1 определялась временем, когда напряжение на инвертирующем входе 1)8 отрицательно. диода, причем катод второго диодаподсоединен к выходу операционногоусилители, резистора, включенногомежду неинвертирующим входом операционного усилителя и общей шиной устройства, третьего регулируемого резистора, подсоединенного одним концом к неинвертирующему входу операционного усилителя, а другим - к выходу операционного усилителя 21.Регулировка скважности в прототипе осуществляется за счет изменениявеличины сопротивлений первого и второго регулируемых резисторов.В зависимости от величины этих ре"зисторов максимальная скважность мо"жет быть Я -100, а минимальнаяа,-1, 01.Вследствие того, что положитвль-ные и отрицательныв пороговые напряжения в прототипе равны и устанавливаются одним и тем жв регулируемымрезистором, увеличение сопротивленияэтого резистора приводит к одновременному уменьшению как длительностиположительного выходного имг. льса,так и длительности отрицательноговыходного импульса (уменьшение сопротивления третьего регулируемогорезистора приводит к увеличению какдлительности положительного выходного импульса, так и длительности от- ЗОрицательного выходного импульса),поэтому третий регулируемый резисторне используется для изменения скважности. Таким образом, недостаткомпрототипа является небольшой диапаэон скважности;О мо 100а =О=,-=100Всиигде с) - диапазон изменения скважор. ности прототипа;0 - максимальная величина сква"жности прототипа;- минимальная величина скважИйиности прототипа.Цель изобретения - расширение диа-ф 5пазона регулирования скважности импульсов,Поставленная цель достигается тем,что в генератор импульсов с регулируемой скважностью, содержащий операционный усилитель, конденсатор,включенный между инвертирующим входом операционного усилителя и общейшнной устройства, зарядную цепь, состоящую иэ последовательно соединенных первого регулируемого резистораи первогодиода, причем анод первогодиода к выходу операционного усилителя, а первый регулируемый резисторк инвертирующему входу операционного щусилителя, разрядную цепь, состоящуюиз последовательно соединенных второго регулируемого резистора и второго диода, подсоединенную параллельно зарядной цепи, причем катод второ го диода подсоединен к аноду первого диода, первый резистор, включенныймежду неинвертирующим входом операционного усилителя и общей шиной,третий регулируемый резистор, подсоединенный первым выводом к неинввртирующему входу операционного усилителя,введены третий диод, последоватвльносоединвнныв четвертый регулируемыйрезистор и четвертый диод, первая ивторая управляемые раэрядныв цепи,первая и вторая управляющие цепи,причем анод.третьего диода подсоединен к второму выводу третьего регулируемого резистора, а катод соединен с анодом четвертого и с выходомоперационного усилителя, вывод четвертого регулируемого резистора под"соединен к первому выводу третьегорегулируемого резистора, при этомпервая управляемая разрядная цепь,содержащая последовательно включенные пятый диод и второй резистор, ивторая управляемая разрядная цепь,содержащая последовательно включенные шестой диод и третий резистор,подсоединены параллельно конденсато"ру при этом анод диода соединен скатодом шестого диода, первая управляющая цепь, содержащая последовательно включенные седьмой диод и четвертый резистор, и вторая .управляющая цепь, содержащая последоватеЛь"но включенные восьмой диод и пятый резистор, включены между выходом опеДействительно., для увеличения скважности необходимо уменьшить длительность положительного импульса 1 иувеличить длительность отрицательного импульса 1. Для уменьшения длительности положительного импульсасф нужно уменьшить порог срабатыва".й +ния Бг, а для увеличения длительности отрицательного импульсанужно увеличить по абсолютному значению порог срабатывания О . Но в схеме известного генератора при умень.шенин порогового уровня Оф будетуменьшаться только часть длительности положительного. выходного импульсаФ+ на интервале времени йэ-Вл,. в тоже время уменьшение 0 фл бУдет умень-.шать и длительность отрицательного 5импульса ;, на интервале л - . Но"этому скважность. не изменится . Если же увеличивать по абсолютному эначению пороговый уровень 0 ,то длительность отрицательного выходного . 10импульса Я увеличится (на интервале-Ф ) но также возрастает и длитель 4 2 фность положительного выходного импульса й (на интервале О"Вз), такимобразом, скважность также не изиденитсяЗначит, раздельное регулирование .пороговых уровней 01 и 01; в исход-.ной схеме будет менять только частоту колебаний, но не скважность, Если же отрезки времени О-С 9 и Сл-Ф 4свести к нулю или сделать их зйачительно меньше отрезков времени Ф -Ви 1 -1 соответственно, то тогдаараздельное регулирование порогов срабатывания позволит расширить диапазон регулировки скважности,Независимая регулировка пороговсрабатывания О+ и О достигаетсяпутем введения дополнительных цепеймежду выходом операционного усилите.,ля и неинвертирующим входом его;На фиг, 1 представлена принципиальная схема генератора импульсов арегулируемой скважностью 1 на фиг.2 - .временные диаграммы, поясняющие прин- З 5цип действия генератора.Генератор импульсов содержит операционный усилитель 1, конденсатор 2,первый регулируемый резистор 3, пер-вый диод 4, второй регулируемый ре.- 46эистор 5, второй диод б, первый резистор 7, третий регулируемый резистор,8, третий диод 9, четвертый регулируемый резистор 10, четвертый диод11, пятый диод 12; второй резистор 4513, шестой диод 14, третий резистор15, седьмой диод 16, четвертый резистор 17, восьмой диод 18, пятый резистор 19, инвертнрующий вход 20, неин-вертирующий вход 21, .выход 22..На фиг. 2 приняты следующие обозначения:0 - напряжение на инвертирующемвходе 20;0 - напряжение на выходе 221Ел. - высокий Уровень выходного на"эыхпряжения;Е - низкий уровень выходного навыхпряжения;- пороговый уровень 0 , соот"ветствующий скачкообразномупереключению выходного напря"жениЯ иэ Еьх в Езых 1Ъ" - пороговый уровень Озл, соответствующий скачкообразному 65 переключению выходного напряжения из ЕЖк В Еэьм 1. Ф - постоянная времени второй управляемой разрядной цепи 1С,1 - постоянная времени первой уп"равляемой разрядной цепи 1Г - постоянная времени заряднойце пну- постоянная времени разряднойъЦЕПИ 1" время разряда конденсатора 2От Ол До нУля 1- время заряда конденсатора 2Иот нуля до 0 1- время разряда конденсатора 2от Ол До нУлЯ 1- время заряда конденсатора 2от нуля до 01ЫФ- фиксированные моменты времени 1лъ-э а.- временная ось 1,т+ - длительность положительногоивыходного импульса 1- длительность отрицательногоювыходного импульса.Генератор импульсов с регулируемой Скважностью работает в автоколе"бательном режиме следующим образом.Начнем рассмотрение с момента времени, принятого за нулевой на времен"ных диаграммах (фиг, 2), когда навыходе 1 22 схемы высокий уровень выходного йапряжения Евя.При этом тре- .тий диод 9, второй диод б и восьмойдиод 18 закрыты, а первый диод 4,четвертый диод 11 и седьмой диод 1 боткрыты. Открытое состояние четвертого диода 11, включенного в цепь обратной связи, обеспечивает на инвертирующем входе 21 пороговый . УровеньО)л, опРеделЯемый высоким УРовнемвыходного напряжения Еу, и коэффиФциентом обратной связи по неннвертирующему входу 3 л:+ +Огл = ЗлЕбьЕ.Югдецл В+11В - сопротивление первого рез)лсто- .ра 7Е - сопротивление четвертого регулОлируемого резистора 101Ъ - коэффициент обратной связи понеинвертирующему входу,Вследствие того, что в рассматриваемый момейт времени на выходе 222схемы высокий уровень выходного напРЯжениЯ Евлах конденсатоР 2 РазРЯжается от 01 л До нУлЯ чеРеэ втоРУю Управляемую разрядную цепь, состоящуюиэ последовательно соединенных третьего резистора 15 и шестого диода 14,л,с постоянной времени 7 л:Л = КЛ 1 Сгде В - сопротивление третьего резистора 15;С - емкость конденсатора.и выбрать ВО=В =100 кОм,ВвМф 1 кОмВ 8 виито д=ц 4 - "00:404;,фоат 1 4Иинимальная скважность получается приминимальных значениях второго 5 ичетвертого 10 регулируемых резисторов и при максимальных значениях первого 3 и третьего 8 регулируемых ре;зисторов,10Если, как и в прототипе, веятьВ=В ; =1 кОм,В =В 44 жзх =100 коми ЭыбРать В =Воя 1=1 кОмТО О ЯкФ, Ф,Таким образом,диапазон плавногорегулирования скважности в генераторе равен:Жюак 40004,.- ф"= Ю 000,Ъцягде й " диапазон изменения скважностиЯ .- Максимальная величина сйважфф ности;Я - мйнииальная величина:скважвяности.3.аким образом, для независимой ре-"гулировки . в схему прилагаемогогенератора Фиг. 1 введена цепь,состоящая из четвертого регулируемого резистора 10 и четвертого диода11, а для регулйровки О. испбльзуется цепь, состоящая нз третьегорегулируемого резистора 8 и третьего диода 9.Третий диод 9.открывается только "35при отрицательном напряжении. на выходе, а четвертый диод 11 открывается только при положительной йолярности выходного напряжения, что и обеспечивает независимость регулировки 40пороговых уровней О, и Бг спомощью соответственно регулируемых .резисторов 8 и 10;Для того,. чтобы длительность поло+жительнОГО выхОднОго импУльса .э Определялась интервалом времени, когданапряжение на ннвертирующем входеОв положительно,а длительностьотрицательного выходного импульсавх,В определялась временем, когда напряжение на инвертирующем входе Уе,отрицательно, в-схему генератора введены дополнительно две управляемыеразрядные цепи, которые обеспечиваютускоренный разряд Оадеисатор 2 до 55нуля, в отрезки, времени О- и В 4.-я,Таким образом, введение независи"мой регулировки порогов срабатывания0+ и Ог и введение двух управляе"еалых разрядных цепей позволяют в предлагаемом генераторе (фиг, 1) сощест- фвенно расширить диапазон регулировкискважностн.Формула .изобретения",енератор импульсов с регулируе"мой скважностью,содержащий операцион- в 5 ный усилитель, конденсатор, включенный между инвертирующим входом операционного усилителя и общей шиной, зарядную цепь, состоящую иэ последовательно соединенных первого регулируе-,мого резистора и первого диода, причем анод первого диода подключен к выходу операционного усилйтеля, а первый регулируемый резистор - к . ннвертирующему входу операциЬнногоусилителя, разрядную цепь, состоящую из последовательно соединенных второго регулируемого резистора и второго диода, подсоединенную параллельно зарядной цепи, причем катод второгодиода подсоединен к аноду первого диода, первый резистор,включейный между нвии вертирующим входом операционного усилителя и общей. шиной, третий регулируемый резистор подсоединенный -первымвыводом к неинвертируаавну входу оцерационного усилителя, о т л и ч а - ю щ и й с я тем, что, с целью расширения диапазона регулирования скважности импульсов, в него введены третий диод, последовательно соединенные четвертый регулнруевн 4 й резистор и четвертый диод, первая и вторая управляемые разрядные цепи, первая. и вторая управляющие цени, причем анод третьего диода. подсоединен к второму выводу третьего регулнруемого резистора, а катод соединен с анодом четвертого:и с выходом операцнонного усилителя, вывод четвертого регулируемого резистора подсоединен к первому выводу третьего регулируемого;резистора, прн этом первая управляемая разрядная цепь, содержащая: последовательно включенные пятый диод ивторой резистор, и вторая управляемая разрядная цепь, содержащая последовательно включенные шестой диоди третий резистор, подсоединены параллельно конденсатору,при этом анод пятого диода соединен с катодомшестого диода, первая управляющаяцепь, содержащая последовательно включенные седьмой диод и четвертый резистор, н вторая управляющая цепь,содержащая последовательно включенные восьмой диод и пятый резистор,включены между выходом операционногоусилителя н соответственно точкойсоединения пятого диода с вторым резистором н шестого диода с третьимрезистором, при этом анод седьмогодиода соединен с катодом восьмого.Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 9 393802, кл. Н 03 К 1/00, 2 б.08.71.2.Щац С.Я. Проектирование радиоэлектронных устройств иа интегральных микросхемах, М., фСоветское ра-Диоф, 1976, с. 149,фПатент, г.ужгород, ул.Проектн л 74 Тир НИИПИ Государств по делам изобре 13035, Москва, Ж Корректор Е. РавкПодписное